Шлаковая чаша
Иллюстрации
Реферат
Союз Советсим
Социалистических ресиубл н
О П И С А Н И Е („)90880
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 08.02.80 (2! ) 2879622/22-.02 с присоединением заявки М (23) Приоритет
Опубликовано 28.02.82. оюллетеиь .% 8
Дата опубликования описания 3!.05.82 (53)М. Кл.
С 2! В З/!0 фйбудэрстаааныа кемлтат
СССР
II0 делам яаебретеник и открытий (ЬЗ) УДК, 669Л62. .266.4 (088.8) (54) ШЛАКОВАЯ ЧАША
Изобретение относится к черной н цветной металлургии, а именно к оборудованию для транспортирования жидких шлаков.
Известна шлаковая чаша овальной формы в плавне с наклонными стенками постоянной толщины и с двумя приливами, расположенными по большой оси чаши. Чаши овальной формы в плане имеют повышенную вместимость(1).
Известна шлаковая чаша коническая, содержащая боковые стенки и сьемное днище.
Чащи со съемными днищами решают проблему удаления застывшего шлака (1).
Недостатками известных чаш являются повышенная трудоемкость изготовления чаш, а также невозможность изготовления чаш по прогрессивной технологии на машинах центробежного литья с вертикальной осью вращения.
Известна шлаковая чаша с боковыми стенками и днищем в форме эллипсонда вращения (2).
Недостатком известной чаши является меньшая вместимость по сравнению с чашей традиционной формы при одинаковых габаритах и одинаковом угле наклона стенки в верхней части чаши Чаша в форме эллипсоида вращения также непригодна для отливки на вертикальной машине центробежного литья, Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является шлаковая чаша, содержащая боковые стенкц, днище с фиксатором его положения (3).
Недостатками известной чаши являются низкая стойкость к ударам при удалении застывшего шлака, малая емкость чаши, повы19 щенная трудоемкость изготовления, а также невозможность изготовления чаш по црогрессивной технологии на машинах центробежного ли тья с вертикальной осью вращения.
Цель изобретения — увеличение емкости и улучшение технологичности изготовления. . Поставленная цель достигается тем, что в шлаковой чаше, содержащей боковые стенки, съемное днище с фиксатором его положения, внутренняя стенка чаши и контактная поверхность съемного днища выполнены по форме... параболоида вращения, при этом ним няя часть чаши снабжена опорными ребрами, а в съемном днище закреплено фиксирующее кольцо
3 90 или пальцы, входящие в овальные пазы нижней части стенки, причем верх чаши обрамлен усиленным поясом с вырезами.
На фиг. 1 показана чаша, вертикальный разрез; на фиг. 2 — вариант крепления днища; на фиг. 3 — вид А на фиг. 1; на фиг. 4 — зависимость между наименьшим утлом и объемом чаши.
Шлаковая чаша состоит из боковой стенки 1 и вставного подвижного днища 2. В нижней
Части внешней поверхности боковых стенок 1 установлены вертикальные ребра 3, имеющие нижние 4 и верхние 5 опорные площадки для крепления чаши на шлаковозе и на стенде.
Внутренняя поверхность 6 боковых стенок 1 выполнена в форме усеченного параболоида вращения. Наружная поверхность 7 вставного днища 2 имеет также форму усеченного параболоида вращения и контактирует с внутренней поверхностью б стенок 1. В нижней части внутренней поверхности 6 боковых стенок 1 выполнена коническая упорная фаска 8, расширяющаяся книзу. Вставное днище 2 выступает за поверхность упорной фаски 8 и íà его выступающей поверхности наплавлено фиксиру-.
Ъ ющее кольцо 9. Расстояние между фиксирующим кольцом 9 и поверхностью упорной фаски 8 принимается равным заданному ходу днища 2 относительно боковой стенки 1 при удалении застывшего шлака.
Вставное подвижное днище 2 может быть оснащено фиксирующими пальцами 10 (фиг.2 входящими в овальные отверстия 11 в боковой стенке 1, большая ось которых параллельна оси чаши, Боковая стенка 1 чаши может быль упрочнена верхним 12 и нижним 13 усиленным поясом.В верхнем поясе 12, предназначенном для восприятия ударов при очистке чаши, могут быть выполнены установочные пазы 14 для удерживания и кантовки чаши, Чаша эксплуатируется следующим образом, В шлаковозе и на стенде чаша опирается на нижние опорные площадки 4 вертикальных ребер 3.
Подвижное днище 2 прижато к нижней части внутренней поверхности 6 стенок 1 силой тяжести и напором струи шлака.
Местные неплотности уплотняются застывающим шлаком.
После транспортирования к месту разгрузки чаша кантуется со сливом жидкого шлака.
Наклонная чаша может удержаться только вертикальными ребрами 3 с включеийем в рабо ту верхних 5 и нижних 4 опорных площадок или с опиранием на кольцо шлаковоза непосредственно боковой стенки 1 в ее верхней части либо установочных пазов 14 пояса 12.
Боковая стенка 1 может быть изготовлена по прогрессивной технологии на машине цент8802 4 робежного литья с вертикальной осью вращения, при этом внутренняя поверхность 6 боковой стенки 1 образуется как свободная поверхность вращающегося жидкого металла, а наружная задается формой кокиля. На всех участках боковая стенка 1 имеет отличное от нуля значение полной, (чаусовой) кривизны, обеспечивающее повышенную устойчивость при действии высокотемпературных теплосмен. При одинаig ковой вместимости и габаритах (наибольшем
;диаметре и высоте), предлагаемая чаша имеет большую величину угла наклона боковой стенки в ее верхней части, чем эллипсоидная чаша, что улучшает условия схода жидкого шлака.и удаление застывшего шлака. Опорные нагрузки прикладываются к нижнему, наименее нагретому участку боковой стенки.
При использовании ударных способов очистки удары наносятся по усиленному поясу. Вне шлаковоэа предлагаемая чаша может устанавливаться на основание на опорные площадки 4 вертикальных ребер 3 Вез использования стендов, требующихся при эксплуатации чаш традиционной формы.
Выберем параметры чаши предлагаемой формы.
В системе координат ОХУ2 рассмотрим область, ограниченную усеченным параболоидом вращения
30; X +Y =ЯРК 1/ и- 7()
Объем рассматриваемой области ч = f Я;(х +ч )а =1 Р(к-zo)
2о
Или обозначив высоту чаши через Н, а ее наибольший радиус через R, т. е.
Z — Zo =H к
2 РЕк — — R, имеем Ч(Р) = KH(R — РН).
4О
Угол между осью 0Z и касательной плоскостью к поверхности параболоида в точке на уровне Z
f (Ð, Z) =-/,, 45 минимальное значение угла имеет место при
2 Ек 3 (Р) Z„)
Математическая модель оптимизации зо эксплуатационных параметров
V(p) = мах .
rrriNP(P,Z) =ф иах,илч " (Р,2к ) ==ф Ма Х, Х О с 2 2. к
55 т. е. имеем двухкритериальную задачу с проти воречивым требованием к параметру Р. Задаваясь приемлемым значением угла 3"(Р, 2К), 5 908802 получим соответствуюшее значение параметраP и соответствующий объем чаши
Ч{т) МНРа{4 Х(2„) Н), 6
Замечая„что О = 1, имеем
2Ч (1-ч(7.) -.9j)
%{4 ) х R H1 „/а
Зависимость между наименьшим„углом
g(Zg) и объемом чаши V при Н=З,З м:. и
Р— 1,7 м приведена на графике (кривая 1).
Уравнение свободной поверхности вращаю.щейся жидкости ха +чач xdz=O, где Х, Ч, Z — составляющие массовых сил, действующих на элемент массы pm
X = hm-
Ч = дт ° cNàì
z.= д„,.
После интегрирования получим а 2 (y ФУ1)еЯ2Ф С
2. или при надлежащем выборе начала координат
Х +Ч = X.
2к
-
Следовательно, г = =" 3" 2к) ф 2.
iS где
Ф-—
Ь
10 < "(2к) 20 и R= f,7ì
4 < а 5, 7 р т.е. для отливки чаш могут быть использованы тихоходные центробежные машины с частотой врашения 40 — 60 об/мин.
Сопоставим параметры предлагаемой чаши с параметрами эллипсоидной чаши.
Рассмотрим область, ограниченную эллипсоидом врашения
4 -да Ои (Х +Ча)+ — =) и/эдас. ф<2с (t)-Н), Ь где а, Ь вЂ” полуоси эллнпсоида;
Н вЂ” высота чаши.
Объем рассматриваемой области
Угол между осью 2 и касательной плоскосФ тью к поверхности эллипсоида на уровне 2
Д"(2) =
Минимальное значение угла) имеет место при Z — 2 — (Ь-Н), когда x=R а Ъ Ъ ц 1Ч
1Р R 2H 1-+la
Объем Ч эллипсоидной чаши в зависимости от наименьшего угла (2к) при Н= 3,3 и
P = 1,7 и приведен на графике (кривая 2).
Из сопоставления кривых 1 и 2 следует, что чаша, ограниченная поверхностью усеченного параболоида врашения при ф (Z„) с 15 имеет больший объем, чем чаша в форме эллипсоида вращения.
Себестоимость чаши традиционной формы, изготовляемой по современной технологии на ДнепропетровскоМ заводе металлургического оборудования, составляет I16 руб/т.
Себестоимость чаши предлагаемой формы . при изготовлении обечайки на машине пентробежного литья, скалькулированная исходя из стойкости кокиля 500 отливок, состави г
92 руб./т.
Годовая программа выпуска шлаковых чаш на ДЗМО и на Уфалейском заводе составляет 68 тыс. т. Таким образом, экономический эффект от снижения затрат на изготовле-. йие составит .
68000 (116-92) — 1,6-10 руб/г;без учета эффективности от увеличения долговечности чаш.
Формула изобретения
Шлаковая вша, содержашая съемное днище с фиксатором его положения, о т л и ч а юш а я с я тем, что, с целью увеличения емкости и улучшения технологичности изготовления, внутренняя стенка чаши н контактная поверхность съемного дниша выполнены по форме параболоида вращения, при этом нижняя часть чаши снабжена опорными ребрами, а в съемном днище закреплено фиксируюшее кольцо нли пальпы, входящие в овальные пазы нижней части стенки, причем верх чаши.обрамлен усиленным поясом с вырезами.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент ФРГ У 2625305, кл, С 21 В 3/10, 1976.
2. Авторское свидетельство СССР У 430!60, кл. С 21 В 3/10, 1971.
3. Авторское свидетельство СССР М 566882, ;кл. С 21 В 3/10, 1975.
908802
Составитель Б. Раковский
Техред А.Ац Корректор А. lbrnco
Редактор Ю. Ковач
Подписное
Заказ 4873
Тираж 587
ВНИИПИ I осударствениого комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4.
Ф,Р5 ау jfrr/ !